Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Corrosion of pre-coated anode bipolar plates for PEM fuel cells
Jönköping University, School of Engineering, JTH, Materials and Manufacturing. Department of Electrification and Reliability, RISE Research Institutes of Sweden, Borås, Sweden.ORCID iD: 0000-0002-2788-960x
Department of Electrification and Reliability, RISE Research Institutes of Sweden, Borås, Sweden.
Jönköping University, School of Engineering, JTH, Materials and Manufacturing.ORCID iD: 0000-0002-7095-1907
(English)Manuscript (preprint) (Other academic)
National Category
Metallurgy and Metallic Materials
Identifiers
URN: urn:nbn:se:hj:diva-52423OAI: oai:DiVA.org:hj-52423DiVA, id: diva2:1553189
Available from: 2021-05-07 Created: 2021-05-07 Last updated: 2021-11-30Bibliographically approved
In thesis
1. Materials Reliability in PEM Fuel Cells
Open this publication in new window or tab >>Materials Reliability in PEM Fuel Cells
2021 (English)Licentiate thesis, comprehensive summary (Other academic)
Abstract [en]

As part of the global work towards reducing CO2 emissions, all vehicles needs to be electrified, or fueled by green fuels. Batteries have already revolutionised the car market, but fuel cells are believed to be a key energy conversion system to be able to electrify also heavy duty vehicles. The type of fuel cell commercially available for vehicles today is the polymer electrolyte membrane fuel cell (PEMFC), but for it to be able to take a larger market share, the cost must be reduced while sufficient lifetime is ensured.

The PEMFC is a system containing several components, made of different materials including the polymer membrane, noble metal catalyst particles, and metallic bipolar plate. The combination of different materials exposed to elevated temperature, high humidity and low pH make the PEMFC components susceptible to corrosion and degradation.

The noble metal catalyst is one of the major contributors to the high cost. In this work, the latest research on new catalyst materials for PEMFCs are overviewed. Furthermore, electrodeposition as a simple synthesis route to test different Pt-alloys for the cathode catalyst in the fuel cell is explored by synthesis of PtNi and PtNiMo. The gas diffusion layer of the PEMFC is used as substrate to reduce the number of steps to form the membrane electrode assembly.

In addition to cheaper and more durable materials, understanding of how the materials degrade, and how the degradation affects the other components is crucial to ensure a long lifetime. Finding reliable test methods to validate the lifetime of the final system is necessary to make fuel cell a trusted technology for vehicles, with predictable performance.

In this work, commercial flow plates are studied, to see the effect of different load cycles and relative humidities on the corrosion of the plate. Defects originating from production is observed, and the effect of these defects on the corrosion is further analysed. Suggestions are given on how the design and production of bipolar plates should be made to reduce the risk of corrosion in the PEMFC.

Abstract [sv]

Som en del av det globala arbetet med at reducera utsläppen av koldioxid måste alla fordon elektrifieras eller tankas med förnybart bränsle. Batterier har redan revolutionerat bilmarknaden, men bränsleceller är en viktig pusselbit för att också elektrifiera tunga fordon. Den typen av bränsleceller för fordon som finns tillgänglig på den kommersiella marknaden i dag är polymerelektrolytbränslecellen (PEMFC). För att PEMFC skall ta en större marknadsandel måste kostnaderna minskas och livslängden förlängas.

PEMFC består av ett antal komponenter gjorda av olika material, bland annat polymer membran, ädelmetallkatalysator, och metalliska bipolära plattor. Kombinationen av olika material i tillägg till den höga temperaturen, hög fuktighet och låg pH gör att materialen i bränslecellen är utsatta för korrosion.

Ädelmetallkatalysatorn är en av de kostdrivande komponenterna i bränslecellen. I denna studien presenteras en översikt över framstegen inom katalysatormaterial för PEM bränsleceller de senaste två åren. Sedan studeras elektroplätering som en enkel produktionsmetod för nanopartiklar av platina legeringar. Möjligheten att simultant plätera fler metaller, och att använda gasdiffutions-skiktet från bränslecellen som substrat för att reducera antal produktionsteg och därmed reducera kostnader, undersöks. Det möjliggör också snabb testning av olika legeringar för att identifiera den optimala sammansättningen med hög prestanda, lång livslängd och lite platina.

I tillägg till att ta fram billigare och tåliga material är det viktigt att förstå hur materialen degraderar och hur degraderingen av ett material påverkar de andra komponenterna. Med den kunskapen kan man utveckla accelererade testmetoder för att bedöma livslängden av hela bränslecellen. Validerade testmetoder är viktigt för att styrka förtroendet till nya teknologier.

I denna studien fokuseras det också på korrosion av bipolära plattor, och hur olika lastcykler och fuktnivåer som kan bli applicerad vid accelererad testning påverkar korrosionen. Också effekten av defekter från tillverkningen i den skyddande beläggningen analyseras med hänsyn till korrosion, för att ge mer insikt i hur bipolära plattor kan designas och produceras för att minska korrosionen.

Place, publisher, year, edition, pages
Jönköping: Jönköping University, School of Engineering, 2021. p. 51
Series
JTH Dissertation Series ; 064
Keywords
Fuel cell, PEMFC, Bipolar plate, Catalyst, Electrodeposition, Corrosion, Stainless steel, Accelerated stress tests, bränsleceller, PEM, bipolära plattor, katalysator, elektroplätering, korrosion, accelererad testning
National Category
Metallurgy and Metallic Materials
Identifiers
urn:nbn:se:hj:diva-52424 (URN)978-91-87289-68-2 (ISBN)
Presentation
2021-06-04, Gjuterisalen, Tekniska Högskolan, Jönköping University, Jönköping, 10:00 (Swedish)
Opponent
Supervisors
Available from: 2021-05-07 Created: 2021-05-07 Last updated: 2021-11-30Bibliographically approved

Open Access in DiVA

No full text in DiVA

Authority records

Mølmen, LiveLeisner, Peter

Search in DiVA

By author/editor
Mølmen, LiveLeisner, Peter
By organisation
JTH, Materials and Manufacturing
Metallurgy and Metallic Materials

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 290 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf